雙重體制下分布式風(fēng)電技術(shù)適用性多維綜合評價(jià)研究

曾 鳴，周鵬程，孟詩語，吳南南，謝 文

(1.華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京102206；2.北京電力交易中心有限公司，北京100031)

0 引 言

新形勢下計(jì)劃體制與市場體制將會(huì)長期存在，原有重點(diǎn)關(guān)注電力生產(chǎn)情況的分析體系已無法適應(yīng)。隨著大規(guī)模分布式電源并網(wǎng)接入，將對大電網(wǎng)的可靠性、安全性等多個(gè)維度造成不同程度的影響，帶來電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行和評價(jià)等方面的改變[1]，對分布式電源技術(shù)適用性的綜合評估已成為目前工作開展的當(dāng)務(wù)之急。分布式電源的技術(shù)適用性是指具有不同技術(shù)特性的分布式電源在不同環(huán)境中促進(jìn)電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行的能力。在綜合考慮電網(wǎng)可靠性、安全性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，分布式電源對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的貢獻(xiàn)和價(jià)值越強(qiáng)，則技術(shù)適用性越優(yōu)。

目前國內(nèi)外相關(guān)研究大多局限于對特定類型的分布式電源在特定應(yīng)用場景下[2，3]，從特定維度出發(fā)的對比，而針對評價(jià)分布式電源的技術(shù)適用性等方面的研究尚屬空白。因此，綜合考慮分布式電源并網(wǎng)接入對電力系統(tǒng)的多維度影響，提出技術(shù)適用性的有效評估方法，對于全面評價(jià)分布式電源技術(shù)適用性，推動(dòng)分布式電源和電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展發(fā)展具有重要意義。

鑒于此，以分布式風(fēng)電并網(wǎng)為例，提出一種雙重體制下分布式風(fēng)電技術(shù)適用性綜合評價(jià)模型。首先，為模擬分布式風(fēng)電出力，構(gòu)建了風(fēng)機(jī)出力-風(fēng)速模型；其次，分別從可靠性、安全性等維度建立了分布式風(fēng)電對電網(wǎng)技術(shù)影響的多維評價(jià)指標(biāo)體系，并建立了基于最大熵原理和離差平方和的組合賦權(quán)模型；最后，選取某省地風(fēng)力數(shù)據(jù)，以IEEE33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為研究對象，運(yùn)用綜合評價(jià)模型進(jìn)行綜合評分與仿真分析。算例結(jié)果驗(yàn)證所提方法的有效性，為大規(guī)模開發(fā)利用分布式風(fēng)電技術(shù)提供決策支撐。

1 分布式風(fēng)電出力模型

為模擬分布式風(fēng)電出力情況，以變速恒頻風(fēng)電機(jī)組為例[4]，構(gòu)建了風(fēng)機(jī)出力—風(fēng)速模型。其輸出功率與風(fēng)速之間的關(guān)系為

離體消化的參數(shù)和離體消化程序參照趙峰的方法[7]，胃蛋白酶和胰液素酶的消化時(shí)間3～4 h最佳，水解溫度為38℃，胃蛋白酶水解的最適pH值為2～3，胰液素酶水解的最適pH值為6.6，胃蛋白酶（P7000）、胰液素（P7545-25G）不是肉鴨的特異性酶，其中飼料添加量、pH值等消化參數(shù)做了具體調(diào)整。

(1)

根據(jù)評價(jià)指標(biāo)對系統(tǒng)的貢獻(xiàn)大小確立線性關(guān)系，指標(biāo)權(quán)重越大，對評價(jià)結(jié)果的影響越大。在此基礎(chǔ)上，建立綜合評價(jià)模型，計(jì)算分布式風(fēng)電技術(shù)適用性綜合評分。

帝人富瑞特株式會(huì)社此次成功開發(fā)出兼具蓬松感、輕量性和優(yōu)異伸縮性及形態(tài)恢復(fù)性的超異型卷曲纖維SOLOTEX OCTA。

電子文檔在管理過程中出現(xiàn)這些問題的原因主要有：①部分文檔保存工作者的思想認(rèn)識(shí)和工作能力不到位。落后的觀念，導(dǎo)致工作中對電子文檔的開發(fā)積極性不高，意識(shí)不到電子文檔管理的重要性。②圖書館電子文檔搜集內(nèi)容的局限性。管理員只搜集本部門的電子文檔，忽視了跨業(yè)務(wù)部門或者圖書館聯(lián)盟中兄弟院校圖書館的電子文檔保存和搜集。③圖書館缺少與相關(guān)部門合作，信息較封閉，不能及時(shí)的掌握學(xué)習(xí)和科研等相關(guān)部門需求，致使信息脫節(jié)。想切實(shí)的改變這些問題，圖書館的文檔保存部門應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。

2 分布式風(fēng)電對電網(wǎng)技術(shù)影響的多維指標(biāo)體系

不僅是故事的內(nèi)容，還包括講故事的方式，都會(huì)傳遞給小人兒許多信息：一個(gè)單純的故事，呼應(yīng)著孩子世界的單純，而一個(gè)附加了其他意味的故事，則會(huì)打破這種自然純粹的狀態(tài)；教育的姿態(tài)，哪怕是隱藏在故事背后，也會(huì)引發(fā)雙方位置的高下之別。所以我如果給孩子講故事，那就是講故事而已，不附帶任何其他的目的；許多時(shí)候，我還會(huì)設(shè)法讓故事變成我和小人兒共同參與的事。

從安全性、可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性等維度研究分布式電源并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響，并選取14項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建了多維評價(jià)指標(biāo)體系。

式中，Rjd和Rzjd為節(jié)點(diǎn)電壓合格數(shù)和總數(shù)；Uzjd和Ujd為安裝DG前、后配網(wǎng)可用供電率；Fqk和Fhk為安裝DG前、后最大可帶負(fù)載；Mqw和Mhw為安裝DG前、后電壓穩(wěn)定裕度。

X11=(Rjd/Rzjd)×100%

(2)

X12=[(Ujd-Uzjd)/Uzjd]×100%

(3)

X13=[(Fhk-Fqk)/Fqk]×100%

(4)

X14=[(Mhw-Mqw)/Mqw]×100%

(5)

(1)安全性指標(biāo)。分布式電源對電網(wǎng)安全性的影響主要體現(xiàn)在對配電系統(tǒng)保護(hù)、電壓穩(wěn)定、負(fù)荷裕度變化率等方面[5]。選取負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓合格率X11、電網(wǎng)供電改善率X12、負(fù)載裕度變化率X13和電壓穩(wěn)定裕度變化率X14作為衡量安全性的評價(jià)指標(biāo)。

(2)可靠性指標(biāo)。分布式風(fēng)電并網(wǎng)對電網(wǎng)可靠性的影響主要體現(xiàn)在正常供電率、配網(wǎng)停電頻率、平均停電時(shí)間等方面。選取電網(wǎng)正常供電率X21、電網(wǎng)故障頻率X22、用戶平均停電時(shí)間X23、電網(wǎng)電量不足變化率X24作為衡量可靠性的評價(jià)指標(biāo)。則有

(6)

(7)

(8)

X24=[(Fqg-Fhg)/Fqg]×100%

(9)

式中，Ti為每次停電時(shí)間；Fi為每次停電用戶數(shù)；λi為負(fù)荷點(diǎn)故障率；F為用戶總數(shù)；Fqg和Fhg為安裝DG前、后缺供電量。

(3)靈活性指標(biāo)。對于靈活性指標(biāo)而言，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，其評價(jià)重點(diǎn)應(yīng)對負(fù)荷側(cè)、電源側(cè)隨機(jī)波動(dòng)的能力；當(dāng)面向電網(wǎng)故障時(shí)，重點(diǎn)是電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)保持正常運(yùn)行的能力[6]。選取上行靈活性不足概率X31、上行靈活性不足期望X32、下行靈活性不足概率X33、下行靈活性不足期望X34作為衡量靈活性的評價(jià)指標(biāo)。

先假定一個(gè)?值，然后由以上2個(gè)方程分別計(jì)算，若兩者之差不超過值的±2%，則計(jì)算結(jié)果有效。即進(jìn)行爐膛燃燒室熱力校核計(jì)算時(shí)，各受熱面的傳熱系數(shù)K及平均溫差Δt均與爐膛出口煙溫?有關(guān)，因此，計(jì)算時(shí)必須采取逐次逼近法。經(jīng)過迭代，得到爐膛熱力并計(jì)算各個(gè)參量值。

X31=PUFNS，t=Pr{RU，t

(10)

X32=EUFNS，t=(PN，t+1-PN，t-RU，t)PUFNS，t

(11)

X33=PDFNS，t=Pr{RD，t

(12)

X34=EDFNS，t=(PN，t-PN，t+1-RD，t)PDFNS，t

(13)

式中，y為系統(tǒng)的綜合評分值；xij為歸一化指標(biāo)值；wi為組合權(quán)重。

(4)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要考慮分布式風(fēng)電的并網(wǎng)購電成本、電網(wǎng)價(jià)差收益、系統(tǒng)線損率等影響因素。選取并網(wǎng)電量價(jià)差收益X41、并網(wǎng)購電成本X42作為衡量經(jīng)濟(jì)性的評價(jià)指標(biāo)。

X41=[Sdl(Sdsy-Bdgd)]/Bgdl

(14)

X42=(Byw+Bgd)/Bgdl

(15)

(2)進(jìn)行無量綱化處理，以減少隨機(jī)因素的干擾。

3 分布式風(fēng)電技術(shù)適用性綜合評價(jià)模型

3.1 指標(biāo)歸一化模型

為便于比較，消除指標(biāo)間的單位和量級差異的影響，對指標(biāo)矩陣進(jìn)行規(guī)范化處理。

(2)針對中間型指標(biāo)采用隸屬函數(shù)法，a、d為函數(shù)下、上限，b、c為適度區(qū)間[b，c]的兩端值。則

據(jù)了解，1991年，我國磷肥對外依存度高達(dá)39%；1998年，我國磷肥的凈進(jìn)口量達(dá)到294萬噸P2O5，占當(dāng)年磷肥表觀消費(fèi)量的31%；2002年，我國磷肥產(chǎn)能和產(chǎn)量雖大幅提升，但凈進(jìn)口量仍有220萬噸P2O5?！盀榱苏簟追蕛暨M(jìn)口國’的帽子，我們一方面于1999年向五個(gè)部委反映，為國產(chǎn)磷肥爭取到‘以產(chǎn)頂進(jìn)’的優(yōu)惠政策；另一方面，從2000年開始每年召開高濃度磷復(fù)肥產(chǎn)銷會(huì)，展示我國磷復(fù)肥企業(yè)的形象和產(chǎn)品，宣傳‘國產(chǎn)磷復(fù)肥與進(jìn)口的一樣好’，逐步打開并占領(lǐng)了國內(nèi)市場?！绷謽方榻B。

(16)

3.2 組合賦權(quán)優(yōu)化模型

3.2.1 Delpli法

德爾菲法又稱為專家法，該方法集中專家的經(jīng)驗(yàn)與意見，確定各指標(biāo)權(quán)重，并在不斷反饋和修改中得到滿意的結(jié)果。Delpli法易于操作推廣，但受主觀因素影響大，其具體步驟為：

(1)選擇領(lǐng)域中專家若干，將待定的n個(gè)指標(biāo)權(quán)重、有關(guān)資料和確定權(quán)重的規(guī)則發(fā)給專家，并請專家獨(dú)立給出權(quán)值。

(2)收回結(jié)果，計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重均值與標(biāo)準(zhǔn)差。

(3)將結(jié)果及補(bǔ)充資料返給專家，要求所有專家在新的基礎(chǔ)上重新確定權(quán)重。

(4)重復(fù)上述步驟，直至各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重與其均值的離差不超過預(yù)先給定的標(biāo)準(zhǔn)為止，以此時(shí)各指標(biāo)權(quán)重的均值作為該指標(biāo)的權(quán)重。

3.2.2 變異系數(shù)法

綜合前文兩個(gè)回歸分析結(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)較高程度的銀行信任雖有助于提高小微企業(yè)的信貸可獲得性(假說1成立)，但對其議價(jià)能力的提升無顯著影響，既未對其貸款利率產(chǎn)生顯著影響，也無益于降低貸款抵押要求(假說2和假說3不成立)。

灰色關(guān)聯(lián)賦權(quán)法能夠分析評價(jià)指標(biāo)集與理想指標(biāo)集之間的關(guān)聯(lián)程度，若關(guān)聯(lián)度越大，越趨向于理想指標(biāo)，則重要程度越大，權(quán)重也就越大；反之越小。該方法對原始數(shù)據(jù)要求較低，將其納入權(quán)重計(jì)算模型以獲得更為合理的結(jié)果，其步驟為：

3.2.3 灰色關(guān)聯(lián)賦權(quán)法

(1)確定參考序列和時(shí)間序列。其中，參考序列記為X0(j)={X0(1)，X0(2)，…，X0(m)}；比較序列記為Xi(j)={Xi(1)，Xi(2)，…，Xi(m)}。

式中，Bgdl和Sdl為安裝DG后購、售電量；Sdsy為單位電量售電收益；Bdgd為單位電量購電費(fèi)用；Byw為安裝DG后運(yùn)維費(fèi)用；Bgd為安裝DG后購電費(fèi)用。

3.2.4 基于最大熵原理和離差平方和的組合賦權(quán)法

（1）根據(jù)齊波夫定律預(yù)測得出白家嘴子礦區(qū)總資源量1859萬t，已控制資源量546萬t，尚有1313萬t潛在資源量，其資源前景可觀。

連續(xù)血液凈化對膿毒癥患者的IL-6、TNF-α及PCT水平的影響 …………… 鐘 俊，等(11):1328

(17)

3.3 綜合評價(jià)模型

式中，v為風(fēng)速；vn和Pn為額定風(fēng)速和機(jī)組輸出功率；vqr和vqc為切入、切出風(fēng)速；k1=Pn/(vn-vqr)，k2=-k1vqr，且均為常數(shù)。

(18)

本文以長沙市土地利用調(diào)查成果數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，選擇望城區(qū)為研究區(qū)域，基于InVEST模型，評價(jià)了其生境質(zhì)量，探討了其空間分異特征。

4 實(shí)證分析

為驗(yàn)證所提模型的有效性，以IEEE33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為研究對象，生成若干含有不同類型分布式風(fēng)電的節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，運(yùn)用綜合評價(jià)模型對進(jìn)行評分與仿真分析。選取某省部分風(fēng)電場年歷史數(shù)據(jù)作為建模序列，生成節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的模擬風(fēng)速標(biāo)幺值如圖1所示，模擬年的風(fēng)速均值為3.4 m/s，方差為2.72。純分布式風(fēng)電節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)如圖2所示。

圖1 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的模擬風(fēng)速標(biāo)幺值

圖2 純分布式風(fēng)電節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)

基于構(gòu)建的多維評價(jià)指標(biāo)體系提取相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，針對各項(xiàng)指標(biāo)相關(guān)性分析，并進(jìn)行歸一化處理，如表1所示。

表1 歸一化處理結(jié)果

基于Delphi法、變異系數(shù)法、灰色關(guān)聯(lián)賦權(quán)法分別對評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，運(yùn)用最大熵原理和離差平方和的組合賦權(quán)，權(quán)重結(jié)果如表2所示。

根據(jù)建立的分布式風(fēng)電技術(shù)適用性綜合評價(jià)模型，得到節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的技術(shù)適用性評價(jià)結(jié)果，如表3、圖3所示。

咱店里有困難，何不動(dòng)用漁民常客們伸出援助之手，各家多擔(dān)待、多儲(chǔ)備一些，豈不是恰恰給自家這些堆積壓艙而要搬運(yùn)借倉的漁需農(nóng)資找到出路？

表2 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重結(jié)果

表3 適用性綜合評分結(jié)果

圖3 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的技術(shù)適用性評價(jià)結(jié)果

由圖3可知，風(fēng)電機(jī)組W1不管是在安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面，還是在最后的綜合評分方面都高于其他三個(gè)機(jī)組。

解析邏輯關(guān)系：從施工過程上看，依次為：空間形象，室內(nèi)裝修，室內(nèi)物理環(huán)境，室內(nèi)陳設(shè)藝術(shù)，各個(gè)班組連續(xù)作業(yè)，依次進(jìn)行，且沒有間斷。在相鄰過程上，每個(gè)工程分別投入的時(shí)間是：8天，12天，4天，8天。每個(gè)工程分別結(jié)束的時(shí)間是第8天，第20天，第24天，第28天.從此施工進(jìn)展來看，只要保證第一個(gè)施工過程正常投入，即可滿足隨后的過程連續(xù)施工和依次搭建，即該施工過程邏輯關(guān)系準(zhǔn)確。

東營凹陷烴源巖主要位于古近系沙四段和沙三段，以深灰色泥巖、暗色油頁巖為主，有機(jī)碳含量平均為1.66%，沙四段有機(jī)碳含量平均為1.7%。有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ型和Ⅱ1型，生烴門限上限深度2 200m，對應(yīng)地溫93℃［5-6］。東營凹陷巖性油藏主要分布在2 500～3 600m范圍內(nèi)，巖性油藏的充滿度和含油飽和度具有隨埋深增加先增大后減小的特點(diǎn)，且約在3 300m圈閉充滿度最高，從層位上看，沙三中、下亞段巖性圈閉充滿度值最高（圖3）。

純分布式風(fēng)電節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的技術(shù)適用性在安全性、可靠性方面評分較高，缺乏靈活性。原因是分布式風(fēng)電機(jī)組的出力很大程度上受本地的風(fēng)速影響，并且節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中沒有配置儲(chǔ)能或需求響應(yīng)資源，使得分布式風(fēng)電機(jī)組在調(diào)峰方面的能力受到極大的限制。

為深入分析不同風(fēng)力資源對分布式風(fēng)電技術(shù)適用性的影響，以電源W1為例，選取平均風(fēng)速、風(fēng)速方差作為變量，采用Weibull分布對全年風(fēng)速進(jìn)行多次模擬，對比結(jié)果如圖4、5所示。

圖4 平均風(fēng)速對分布式風(fēng)電技術(shù)適用性的影響

圖5 風(fēng)速方差對分布式風(fēng)電技術(shù)適用性的影響

平均風(fēng)速對分布式風(fēng)電機(jī)組的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性影響不強(qiáng)，但隨著風(fēng)速的提升，系統(tǒng)靈活性得分上升顯著。原因是平均風(fēng)速的提升能夠直接增加風(fēng)速的出力上限，則明顯增加系統(tǒng)對負(fù)荷向上波動(dòng)的應(yīng)對能力，對于系統(tǒng)向下波動(dòng)的情況，可通過合理?xiàng)夛L(fēng)的方式實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的安全性隨著平均風(fēng)速的提升有微弱的下降，當(dāng)方差不變的情況下，平均風(fēng)速的增大導(dǎo)致風(fēng)電出力突增，增加了個(gè)別節(jié)點(diǎn)電壓越限的可能性。

隨著風(fēng)速方差的提升，分布式風(fēng)電的技術(shù)適用性顯著下降。對比圖4、5的相關(guān)結(jié)論可知，對于分布式風(fēng)電而言，風(fēng)速方差相比風(fēng)速的平均值更為重要。

5 結(jié) 語

以分布式風(fēng)電并網(wǎng)為例，提出雙重體制下分布式風(fēng)電技術(shù)適用性綜合評價(jià)模型。通過對系統(tǒng)的不同節(jié)點(diǎn)進(jìn)行評分與仿真分析，結(jié)果表明，風(fēng)力資源越豐富的地區(qū)，對應(yīng)的分布式風(fēng)電技術(shù)適用性就越強(qiáng)；風(fēng)速的穩(wěn)定比平均值、峰值更重要；隨著負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的波動(dòng)越大，分布式風(fēng)電的技術(shù)適用性越差，且靈活性下降嚴(yán)重。